In this paper, we consider a gateway channel, in which multiple source nodes serve their destination nodes with an aid of a single relay node, and propose a power allocation scheme at the relay node to maximize the sum rate. After receiving the signals from the source nodes, the relay node broadcasts the decoded messages to the destination nodes via the zero-forcing beamforming with a proper power allocation. In this case, for the power allocation, the relay node should consider not only the channel conditions to the destination nodes, but also the message rates from the source nodes, which are the destination nodes` maximum achievable rates. We consider two scenarios for different channel knowledge at the relay node; we first assume the perfect CSI at the relay node and
find the optimal power allocation scheme named as ceiled waterfilling. Then, we assume the quantized CSI at the relay node and modify the ceiled waterfilling taking into account the effects of the quantization errors. The numerical results show that our proposed scheme considerably improves the sum rate in all limited feedback scenarios.
본 학위논문에서는 다수의 송신 노드가 단일의 릴레이를 통하여 다수의 수신 노드에게 메시지를 전송하는 게이트웨이 채널을 다루며 시스템의 전송 속도를 최대화하는 릴레이에서의 전력 할당 기법을 제안한다. 릴레이 노드에서는 송신 노드로부터 신호를 받은 뒤에, 적합한 전력 할당 기법과 제로 포싱 빔포밍을 이용하여서 수신 노드에게 복호된 정보를 전송한다. 이러한 경우, 릴레이 노드가 전력 할당을 하기 위해서는 수신 노드로 향하는 채널 정보 뿐만 아니라, 릴레이에게 전송 속도의 한계로 작용하는 송신 노드로부터의 전송 속도 또한 함께 고려해야 한다. 본 논문에서는 릴레이 노드에서 채널 정보를 아는 정도에 따라 두 가지 경우를 고려한다. 먼저 릴레이 노드가 완전한 채널 정보를 알고 있다고 가정할 때 "ceiled waterfilling"이라고 불리는 최적의 전력 할당 기법을 제안한다. 그리고, 릴레이 노드에서 양자화된 채널 정보를 알고 있는 경우에는, 양자화 오차를 반영하기 위하여 변형된 ceiled waterfilling 기법을 이용한다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 전력 할당 기법이 제한된 피드백 환경에서 시스템의 전송 속도를 크게 향상시키는 것을 보인다.
